Aseton peroksit

Aseton peroksit (APEX), TATP, TCAP veya halk arasında bilinen adıyla Şeytanın Anası; organik peroksit sınıfına ait, yüksek hassasiyete sahip kuvvetli bir primer patlayıcıdır. Aseton ile hidrojen peroksitin, güçlü bir asit katalizörü varlığındaki tepkimesinden elde edilir. Bu reaksiyon sonucunda doğrusal bir monomer ile siklik yapıda dimer, trimer ve tetramer formlardan oluşan bir karışım meydana gelir. Monomer formu dimetildioksiran, dimer formu diaseton diperoksit (DADP) ve trimer formu ise triaseton triperoksit (TATP) veya trisikloasetonperoksit (TCAP) olarak adlandırılır; günlük kullanımda "aseton peroksit" ismi çoğunlukla bu trimer yapıyı ifade etmek için tercih edilir.

Saf halindeyken meyvemsi bir kokuya, saf olmadığında ise çamaşır suyuna benzer belirgin bir kokuya sahip olan aseton peroksit, beyaz kristal katı bir toz formundadır. Yapısal olarak darbelere, sürtünmeye, ısıya, statik elektriğe, derişik sülfürik asite ve güçlü ultraviyole radyasyona karşı aşırı derecede hassastır. En yüksek yoğunluğuna (1.18 g/cm³) ulaştığında patlama hızı 5300 m/s'ye kadar çıkabilmektedir. Kimyasal yapısında azot barındırmaması, bu bileşiği azot-bazlı klasik patlayıcıları tespit etmek üzere programlanmış eski nesil patlayıcı dedektörleri için görünmez kılmıştır. Temel bileşenlerinin kolayca temin edilebilmesi ve dedektörlere yakalanmama özelliği nedeniyle, 2001 yılından bu yana çeşitli terör saldırılarında ve bombalı eylemlerde sıklıkla tercih edilen bir bileşen olmuştur. Örneğin, Londra'da 55 kişinin yaşamını yitirmesine ve 784 kişinin yaralanmasına neden olan metro ve otobüs saldırılarında yaklaşık 10 kilogram aseton peroksit kullanıldığı tespit edilmiştir.

Bileşiğin moleküler dağılımı reaksiyon ortamına göre değişiklik gösterir; nötr ortamlarda monomer yapı öne çıkarken, asidik ortamlarda dimer (erime noktası 131.5 - 133 °C) ve trimer (erime noktası 91 °C) molekül yapıları baskın olarak meydana gelir. Aseton peroksitler metilen klorür, kloroform, toluen, aseton ve metanol gibi yaygın organik çözücülerde rahatlıkla çözünürken, suda çözünmez bir özellik gösterirler.



Tarihçe
Aseton peroksit (spesifik olarak triaseton triperoksit), 1895 yılında Alman kimyager Richard Wolffenstein tarafından keşfedilmiştir. Wolffenstein, aseton ve hidrojen peroksiti karıştırmış ve ardından karışımı oda sıcaklığında bir hafta boyunca bekletmiştir. Bu süre zarfında, erime noktası 97 °C olan az miktarda kristal çökelmiştir.

1899 yılında Adolf von Baeyer ve Victor Villiger, dimer formunun ilk sentezini tanımlamış ve her iki peroksitin de sentezi için asitlerin kullanımını açıklamışlardır. Baeyer ve Villiger, soğutma altında dietil eter içindeki potasyum persülfat ile asetonu birleştirerek dimeri hazırlamışlardır. Eter tabakası ayrıldıktan sonra ürün saflaştırılmış ve erime noktasının 132–133 °C olduğu bulunmuştur. Ayrıca, soğutulmuş bir aseton ve hidrojen peroksit karışımına hidroklorik asit eklenerek trimerin hazırlanabileceğini keşfetmişlerdir. Bileşiklerin moleküler ağırlıklarını belirlemek için donma noktası alçalması (kriyoskopi) yöntemini kullanarak, potasyum persülfat yoluyla hazırladıkları aseton peroksit formunun bir dimer olduğunu; hidroklorik asit yoluyla hazırlanan aseton peroksitin ise Wolffenstein'ın bileşiği gibi bir trimer olduğunu doğrulamışlardır.

Bu metodoloji ve elde edilen çeşitli ürünler üzerindeki çalışmalar, 20. yüzyılın ortalarında Milas ve Golubović tarafından daha da derinlemesine araştırılmıştır.

Kimyası
"Aseton peroksit" kimyasal adı çoğunlukla, asit katalizli bir nükleofilik katılma reaksiyonunda iki öncül madde olan hidrojen peroksit ve asetonun tepkimesinden meydana gelen siklik trimeri ifade etmek için kullanılır; ancak monomerik ve dimerik formlar da mümkündür.

Spesifik olarak, biri siklik (C6H12O4) ve diğeri açık zincirli (C6H14O4) olmak üzere iki dimer ile açık zincirli bir dihidroperoksit monomeri (C3H8O4) de oluşabilir; belirli reaktif ve asit katalizörü konsantrasyonu koşulları altında ana ürün siklik trimerdir. bu durum tartışmalara ve çelişkilere yol açmıştır.

Neredeyse saf TATP elde etmek için en yaygın yöntem, %30'luk hidrojen peroksit kullanılarak 1:1:0.25 molar oranlarında H2O2/aseton/HCl karışımıdır. Bu ürün, çok az miktarda klorlu bileşik kalıntısı içerir veya hiç DADP (diaseton diperoksit) içermez. Büyük oranda DADP içeren bir ürün ise, katalizör olarak büyük miktarlarda derişik sülfürik asit içeren %50'lik H2O2 kullanılarak veya alternatif olarak %30'luk H2O2 ve aşırı miktarda HCl katalizörlüğü ile elde edilebilir.

Genel olarak organik peroksitler hassas ve tehlikeli patlayıcılardır ve aseton peroksitin tüm formları reaksiyon başlangıcına karşı duyarlıdır. TATP patlayarak bozunur; patlama cephesinin hemen sınırındaki patlayıcı kimyasal bozunma incelemeleri, sezgisel olarak beklenen oksidasyon ürünlerini değil, ana bozunma ürünleri olarak aseton ve ozon oluşumunu öngörmektedir. Patlama cephesinin en uç noktasında TATP'nin patlayıcı bozunmasıyla çok az ısı açığa çıkar; yapılan bilgisayar tabanlı analizler TATP bozunmasının bir entropik patlama olduğunu ileri sürmektedir. Entropik patlama iddiası, patlama cephesinin hemen arkasındaki olaylarla ilişkilendirilmiştir. 2004 yılında Dubnikova ve arkadaşları tarafından yapılan çalışmada, ozon, oksijen ve reaktif türlerin su, çeşitli oksitler ve hidrokarbonlara dönüştüğü nihai bir redoks reaksiyonunun (yanma), ilk reaksiyondan yaklaşık 180 pikosaniye sonra —yani patlama dalgasının yaklaşık bir mikronu içinde— gerçekleştiği doğrulanmıştır. Patlayan TATP kristalleri nihayetinde 2300 K (yaklaşık 2025 °C) sıcaklığa ve 80 kbar basınca ulaşır. Patlamanın nihai enerjisi yaklaşık 2800 kJ/kg'dır (helyum ortamında ölçülmüştür) ve bu enerji gaz ürünlerinin sıcaklığını kısa süreliğine 2000 °C'ye çıkarmaya yeterlidir. NŞA gaz hacmi TATP için 855 L/kg, DADP için ise 713 L/kg'dır. Sıvı kromatografisi-kütle spektrometrisi (HPLC-MS) ve kolon sonrası türevlendirmeli HPLC dahil olmak üzere çeşitli yöntemler kullanılabilir. Primer patlayıcıların yeniden kristalleştirilmesi (rekristalizasyon), iç gerilim nedeniyle kendiliğinden patlayabilen büyük kristaller üretebilir.



Ayrıca bakınız
Patlayıcıların patlama hızlarının listesi

Kaynakça
Dış bağlantılar
ChemSub Online: Acetone peroxide – Triacetone triperoxide.